Akvaporini

Aquaporini so beljakovinski kanali, ki tvorijo pore v celičnih membranah za prevoz vode. Vir: Wikimedia Commons

Kaj so akvaporini?

The akvaporini, Znani tudi kot vodni kanali, so beljakovinske molekule, ki prečkajo biološke membrane. Odgovorni so za posredovanje hitrega in učinkovitega pretoka vode znotraj in zunaj celic, kar preprečuje interakcijo vode s tipičnimi hidrofobnimi deli fosfolipidnih dvoslojev.

Ti proteini spominjajo na sod in imajo zelo posebno molekularno strukturo, ki je predvsem sestavljena iz propelerja. So široko razporejeni v različnih rodovih, tudi od majhnih mikroorganizmov do živali in rastlin, kjer jih je veliko.

Zgodovinska perspektiva

Z osnovnim znanjem v fiziologiji in v mehanizmih, ki se topijo premikajo skozi membrane (aktivne in pasivne), bi lahko intuitirali, da transport vode ni problem, vstopi in zapusti celico s preprostim razširjanjem.

Ta ideja je bila obravnavana dolga leta. Vendar so nekateri raziskovalci opazili obstoj nekaterih vodnih kanalov, saj pri nekaterih tipih celic z visoko prepustnostjo vode (na primer ledvične ledvice) difuzija ne bi bila zadosten mehanizem za razlago transporta vode.

Zdravnik in raziskovalec Peter Agort (1949) je te beljakovinske kanale odkril leta 1992, medtem ko je sodeloval z membrano eritrocitov.

Zahvaljujoč temu odkritju je zmagal (skupaj s svojimi kolegi), Nobelovo nagrado leta 2003. Ta prva Aquaporina se je imenovala "Aquaporina 1".

Struktura

Oblika Aquaporin spominja na peščeno uro, z dvema simetričnimi polovicama, usmerjeni v nasprotni način. Ta struktura prečka dvojno lipidno membrano celice.

Vam lahko služi: sistem APUD: značilnosti, struktura, funkcije

Omeniti je treba, da je oblika akvaporina zelo posebna in ne spominja na druge vrste beljakovin, ki prečkajo membrano.

Aminokislinske sekvence so pretežno polarne. Za transmembranalne beljakovine je značilno, da ima segment, bogat z alfa spiralnimi segmenti. Vendar akvaporini nimajo teh regij.

Zahvaljujoč trenutni tehnologiji je bila struktura Porina podrobno razjasnjena: so monomeri od 24 do 30 kDa, ki so sestavljeni iz šestih spiralnih segmentov z dvema majhnimi segmenti, ki obkrožajo citoplazmo in se povežejo skozi majhno pore.

Ti monomeri so sestavljeni v skupini štirih enot, čeprav lahko vsaka deluje neodvisno. V majhnih propelerjih je nekaj ohranjenih razlogov, vključno z NPA.

V nekaterih akvaporinih, ki jih najdemo pri sesalcih (AQP4), višji agregaciji, ki tvorijo supramoly -olear kristalne ureditve.

Za prevoz vode je notranjost beljakovin polarna in zunanjost je apolarna.

Akvaporini. Vir: Wikimedia Commons

Funkcije Auporinas

Funkcija akvaporinov je prevoz vode v notranjost celice kot odziv osmotskega gradienta.

Ne potrebuje dodatne trdnosti ali črpanja: voda vstopi in zapusti celico z osmozo, ki jo posreduje Aquaporin. Nekatere različice prevažajo tudi molekule glicerola.

Za izvedbo tega prevoza in povečanje prepustnosti za vodo je celična membrana polna molekul akvaporinov v vrstnem redu gostote 10.000 kvadratnih mikrometrov.

Funkcije pri živalih

Vodni promet je ključnega pomena za organizme. Vzemimo natančen primer ledvic: te morajo dnevno filtrirati ogromne količine vode. Če se ta postopek ne pojavi pravilno, bi bile posledice usodne.

Vam lahko služi: eritrociti (rdeče krvne celice)

Poleg koncentracije urina so akvaporini vključeni v splošno homeostazo telesnih tekočin, v možganske funkcije, izločanje žlez, hidracijo kože, plodnost pri moških, viziji ali avdiciji -da bi omenjali nekatere procese biološke-.

V poskusih, opravljenih pri miših, je bilo ugotovljeno, da sodelujejo tudi v celični migraciji, prispevku, ki se veliko oddalji od vodnega prevoza.

Funkcije v rastlinah

Aquaporini so večinoma raznoliki v kraljestvu zelenjave. V teh organizmih posredujejo ključne procese, kot so potenje, razmnoževanje ali presnova.

Poleg tega igrajo pomembno vlogo kot prilagodljivi mehanizem v okoljih, katerih okoljski pogoji niso optimalni.

Funkcije v mikroorganizmih

Čeprav so akvaporini prisotni v mikroorganizmih, posebne funkcije še ni bilo mogoče najti.

Predvsem iz dveh razlogov: visoko površinsko-volumno razmerje mikrobov je hitro osmotsko ravnovesje (nepotrebno do akvaporinov), študije brisanja mikrobov pa niso vrgle jasnega fenotipa.

Vendar se ugiba, da lahko Aquaporini nudijo nekaj zaščite pred zaporednimi zamrzovanji in odmrzovanjem, kar ohranja prepustnost vode v membranah pri nizkih temperaturah.

Vrste akvaporinov

Molekule akvaporinov so znane v različnih rodovih, tako v rastlinah kot v živalih kot v manj zapletenih organizmi-.

V rastlinah je bilo približno 50 različnih molekul, medtem ko jih je sesalci le 13, porazdelili z različnimi tkivi, kot so epitelijsko in endotelno tkivo ledvic, pljuč, eksokrine žleze in organi, povezani s prebavo.

Vam lahko služi: stereocilios: značilnosti, struktura in funkcije

Vendar pa se lahko Aquaporins izrazi tudi v tkivih, ki nimajo očitnega in neposrednega odnosa s transport tekočine v telesu, kot v astrocitih centralnega živčnega sistema in v določenih območjih očesa, kot so roženica in roženica in The Ciliarni epitelij.

V glivski membrani so akvaporini, bakterij (na primer In. coli) in v membranah organelov, kot so kloroplasti in mitohondriji.

Medicinske patologije, povezane z akvaporini

Pri bolnikih, ki imajo nekaj napake v zaporedju Aquaporin 2, ki je prisotno v ledvičnih celicah, bi morali vzeti več kot 20 litrov vode, da ostanejo hidrirani. V teh zdravstvenih primerih ni ustrezne koncentracije urina.

Nasproten primer povzroči tudi zanimiv klinični primer: proizvodnja Aquaporin 2 v presežku vodi do zadrževanja prekomerne tekočine pri bolniku.

V obdobjih nosečnosti se zgodi povečanje sinteze akvaporinov. To dejstvo pojasnjuje običajno zadrževanje tekočine pri nosečnicah. Podobno je bila odsotnost Aquaporin 2 povezana z pojavom nekaterih vrst sladkorne bolezni.

Reference

1. Rjava, d. Odkritje vodnih kanalov (Aquaporins). Anali prehrane in presnove.
2. Campbell, a, n., & Reece, J. B. biologija. Pan -american Medical uredništvo.
3. Lodish, h. Celična in molekularna biologija. Pan -american Medical uredništvo.
4. Sadava, d., & Purves, w. H. Življenje: znanost o biologiji. Pan -american Medical uredništvo.
5. Verkman, a. S. Aquorini v klinični medicini. Letni pregled medicine.